计算机控制的圆度测量仪

　　一、概述

　　我校实验室使用的圆度仪是国产YD200A型圆度仪,测量精度微米级,分析其精度低的原因主要有三点:1)机械结构上圆度仪主轴精度低。2)电器部件中电子元件质量不过关。3)评定手段落后。该仪器的测量原理为将被测工件放置在一旋转的工作台上,一位移传感器的测端与被测轮廓接触,在转台转动过程中,传感器测端的径向变化与被测轮廓相当,此信号通过放大、检波、滤波后驱动记录器表头,用电敏方式将轮廓的径向变化记录在与转台同步转动的记录纸上,然后由测量人员借助一同心圆透明样板,按国标GB1183)80规定,人工评定被测工件的圆度及偏心值。该仪器的电器元件,性能及质量均不理想,另外人工评定方式也会造成较大的人为误差。

　　基于计算机控制的圆度测量仪是通过位移传感器将被测工件的轮廓信号送入一个PCI数据采集卡(基于PCI总线),笔者选用的采集卡为PCI9114,性能和质量较原电器箱有很大的改善,然后将数据传送给计算机,用软件完成国标GB7235)87中规定的圆度仪滤波器的滤波、测量控制、误差评定以及数据输出。从而用软件取代了传统仪器中的部分电器元件,用计算机代替人工进行误差评定,使仪器的测量精度得到提高。

　　同时在该圆度仪的研制过程中,引入了虚拟仪器的概念,可以用一台计算机接收多个传感器信号,通过编制不同的数据处理软件完成多种测量任务,如圆度、圆柱度、表面粗糙度等可通过虚拟技术做在同一个测量仪器中,实现测量的自动化和集成化。

　　二、圆度仪的组成及测量原理

　　1.圆度仪的组成

　　基于虚拟测试技术的圆度仪主要由以下几部分组成:圆度仪的机械部分、位移传感器、ADLINKPCI9114HG数据采集卡、PCI9118端子板、计算机及虚拟圆度仪软件系统。系统组成及原理如图1所示。PCI9114是一个基于32位PCI总线结构的数据采集卡,它有32个单端模拟输入或16个差动模拟输入通道,16位高分辨率APD(模拟P数字)转换,有1、10、100、1000四种放大倍数。单通道采集速率可达到100kHz,有两种AD(模拟数字)触发模式,分别为软件触发和定时器触发,板上有1K字的FIFO(先入先出)存储,可自动扫描通道,16位隔离数字输入通道,16位隔离具有高驱动能力的数字输出通道,是测量、过程控制中理想的数据采集卡,圆度仪使用其中的通道1,其它通道由另外一些测量仪器占用,由此,9114采集卡和计算机一起构成了几何量虚拟测量平台的硬件基础。

　　2.仪器测量原理

　　该仪器为工作台转动型圆度仪,测量时以工作台旋转轴线为基准,置于工作台上的被测件随工作台一起转动,与之表面相接触的位移传感器获得其径向变化信号,PCI数据采集卡对该信号进行采集并送入计算机中,软件系统对整个测量过程进行控制并对测量数据进行处理将测量结果输出。